Kvantiviestintä

Kvantiviestintä tarkoittaa viestintämenetelmiä, joissa kvanttimekaniikan ilmiöitä voidaan hyödyntää tietojen siirtämisessä tai tiedon suojaamisessa. Sen keskeinen ala on kvanttitietäminen (quantum key distribution, QKD), jolla kaksi osapuolta voivat luoda ja jakaa salausavaimen turvallisesti.

QKD perustuu kvanttitiloihin ja no-cloning-lakiin: mittaus muuttaa tilaa, jolloin salakuuntelun havaitseminen on mahdollista. Tunnetuimpia protokollia ovat BB84 (1984) ja E91 (1991). Kvanttinen tilansiirto käytetään usein fotoneita; tiedot voidaan välittää kuitukaapeleissa tai vapaassa tilassa, ja laajentuminen tapahtuu myös satelliittikontakteissa.

Kvanttiverkkoja ja muita laajennettuja järjestelmiä pyritään rakentamaan kvanttirepeillä ja kietoutuneilla tiloilla. Satelliittipohjainen QKD on osoittanut mahdollisuuksia maailmanlaajuiseen yhteyteen; Micius-satelliitti on toteuttanut kansainvälisiä kokeita. Nykyään käytännöt ovat pääasiassa kokeellisia tai suljettuja verkkoja, joiden tärkeimpiä haasteita ovat signaalin häviöt, teknologiakustannukset sekä yhteentoimivuusstandardien puute.

Kvantiviestinnän tavoitteena on tarjota luotettavia ja turvallisia yhteyksiä kriittiselle infrastruktuurille ja tulevaisuudessa mahdollistaa kvanttiverkko, joka yhdistää useita kvanttijärjestelmiä. Tutkimus ja pilotit jatkuvat globaalisti, ja kaupalliset ratkaisut ovat yleistymässä.